Des astronomes trouvent une véritable usine de molécules organiques cachée derrière la poussière interstellaire !

En partant d’une intuition, des astronomes de l’IPAG / OSUG (Université Grenoble Alpes, CNRS) ont probablement résolu un mystère concernant les jeunes étoiles encore en formation et les régions riches en molécules organiques entourant étroitement certaines d’entre elles. Ils ont utilisé le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation aux États-Unis pour révéler une de ces régions qui avait auparavant échappé à la détection, et cette révélation a répondu à une question de longue date.

Les régions autour des jeunes protoétoiles contiennent des molécules organiques complexes qui peuvent se combiner entre elles pour former des molécules prébiotiques : ce sont les premiers pas sur la route de la vie ! Les régions, surnommées hot corinos par les astronomes, sont généralement de la taille de notre système solaire et sont beaucoup plus chaudes que leur environnement, bien qu’elles soient encore assez froides par rapport aux normes terrestres.

Le premier hot corino a été découvert en 2003 par un groupe de chercheur.e.s de l’Université Grenoble Alpes, et seulement une douzaine d’hot corinos ont été trouvés depuis. La plupart d’entre eux sont dans des systèmes binaires, avec deux protoétoiles se formant simultanément.

Les astronomes ont été intrigués par le fait que, dans certains de ces systèmes binaires, ils ont trouvé des preuves d’un hot corino chaud autour de l’une des protoétoiles mais pas de l’autre.

« Étant donné que les deux étoiles se forment à partir du même nuage moléculaire et en même temps, il semblait étrange que l’une soit entourée d’une région dense de molécules organiques complexes et l’autre non », a déclaré Cecilia Ceccarelli, de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG).

Les molécules organiques complexes ont été trouvées en détectant des fréquences radio spécifiques, appelées raies spectrales, émises par les molécules. Ces fréquences radio caractéristiques servent « d’empreintes digitales » pour identifier les produits chimiques. Les astronomes ont noté que tous les produits chimiques trouvés dans les hot corinos avaient été identifiés en détectant ces « empreintes digitales » à des fréquences radio correspondant à des longueurs d’onde de quelques millimètres seulement.

« Nous savons que la poussière bloque ces longueurs d’onde, nous avons donc décidé de rechercher des traces de ces produits chimiques à des longueurs d’onde plus longues qui peuvent facilement passer à travers la poussière », a déclaré Claire Chandler de l’Observatoire National de Radioastronomie (EU). « Ce qui nous a frappé, c’est que la poussière pourrait être ce qui nous empêchait de détecter les molécules dans l’une des protoétoiles jumelles. »

Les astronomes ont utilisé le VLA pour observer un couple de protoétoiles appelée IRAS 4A, dans une région de formation d’étoiles à environ 1000 années-lumière de la Terre. Ils ont observé le couple à des longueurs d’onde au centimètre. À ces longueurs d’onde, ils ont recherché les émissions radioélectriques du méthanol, CH3OH (alcool de bois, non à boire). C’était un couple dans lequel une protoétoile avait clairement un hot corino et l’autre non, comme on le voit en utilisant les longueurs d’onde beaucoup plus courtes.
Le résultat a confirmé leur intuition.

« Avec le VLA, les deux protoétoiles ont montré des preuves solides de présence de méthanol autour d’eux. Cela signifie que les deux protoétoiles ont des hot corinos, et la raison pour laquelle nous n’avons pas vu celui à des longueurs d’onde plus courtes était à cause de la poussière », a déclaré Marta De Simone, une doctorante de l’IPAG qui a dirigé l’analyse des données sur l’objet étudié.

Les astronomes avertissent que, bien que les deux hot corinos soient maintenant connus pour contenir du méthanol, il peut toujours y avoir des différences chimiques entre eux. Selon eux, cela pourrait se régler en recherchant d’autres molécules à des longueurs d’onde non masquées par la poussière.

« Ce résultat nous dit que l’utilisation de longueurs d’onde radioélectriques en centimètres est nécessaire pour étudier correctement les hot corinos », a déclaré Claudio Codella de l’INAF Arcetri Astrophysical Observatory à Florence, en Italie. « À l’avenir, des télescopes de nouvelle génération, comme le ngVLA et le SKA, seront très importants pour comprendre les hot corinos ».

Référence

Astrophysical Journal Letters, 896, L3
Hot Corinos Chemical Diversity : Myth or Reality ?
De Simone, M., et al. 2020

Contact scientifique local

– Marta DE SIMONE I IPAG / OSUG